Номер 3, страница 176 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

3. Какие объекты называются фуллеренами, нанотрубками, графенами и наноэлементами?

Фуллерены – это аллотропная форма углерода, представляющая собой выпуклые замкнутые молекулы, состоящие из атомов углерода. Атомы углерода в фуллеренах образуют структуру, состоящую из пятиугольников (пентагонов) и шестиугольников (гексагонов). Самый известный и симметричный представитель – фуллерен $C_{60}$, молекула которого напоминает футбольный мяч (усечённый икосаэдр) и состоит из 20 шестиугольников и 12 пятиугольников. Название дано в честь архитектора Ричарда Бакминстера Фуллера, чьи геодезические купола имеют похожую конструкцию. Фуллерены также могут иметь форму эллипсоидов или других замкнутых многогранников. Они являются "0-мерными" нанообъектами (наночастицами), так как все три их измерения находятся в нанометровом диапазоне.

Ответ: Фуллерены – это замкнутые молекулы, состоящие исключительно из атомов углерода, образующих сферическую или эллипсоидальную поверхность из соединенных пяти- и шестиугольников.

Нанотрубки – это структуры, представляющие собой полые цилиндры с диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров. Наиболее известны углеродные нанотрубки. Их можно представить как свернутый в трубку лист графена. Существуют одностенные нанотрубки (состоят из одного слоя атомов углерода) и многостенные (состоят из нескольких вложенных друг в друга трубок). Благодаря своей уникальной структуре, нанотрубки обладают исключительными механическими (высокая прочность), электрическими (могут быть проводниками или полупроводниками) и тепловыми свойствами. Они относятся к "1-мерным" нанообъектам, так как два их измерения малы (нанометры), а третье (длина) значительно больше.

Ответ: Нанотрубки – это протяженные цилиндрические структуры нанометрового диаметра, чаще всего состоящие из атомов углерода и представляющие собой свернутый в трубку лист графена.

Графены – это двумерная аллотропная модификация углерода, представляющая собой одиночный слой атомов углерода, соединенных в гексагональную (похожую на пчелиные соты) кристаллическую решетку. Толщина графена составляет всего один атом. Графен является основным строительным блоком для других углеродных структур: из него можно "свернуть" 0-мерные фуллерены, 1-мерные нанотрубки или сложить в 3-мерный графит. Он обладает рядом рекордных свойств: чрезвычайно высокая прочность, рекордная тепло- и электропроводность. Графен относится к "2-мерным" нанообъектам, так как одно его измерение (толщина) находится в наномасштабе, а два других могут быть макроскопическими.

Ответ: Графен – это плоский монослой атомов углерода, соединенных в двумерную гексагональную решетку.

Наноэлементы – это обобщающее название для структурных компонентов (элементов) устройств или материалов, у которых хотя бы один из характерных размеров лежит в нанометровом диапазоне (от 1 до 100 нм). Это фундаментальные "кирпичики" нанотехнологии. К наноэлементам относятся фуллерены, нанотрубки и графен, а также другие объекты, такие как квантовые точки (наноразмерные кристаллы полупроводника), нанопроволоки, наночастицы различных веществ. Наноэлементы используются для создания наноматериалов и наноустройств с новыми, часто уникальными свойствами, которые определяются квантовыми и размерными эффектами.

Ответ: Наноэлементы – это базовые структурные единицы в нанотехнологиях, имеющие хотя бы один размер в диапазоне от 1 до 100 нм; к ним относятся, в частности, фуллерены, нанотрубки и графен.